进程控制与同步：发送原语详解

在徐宗元主编的操作系统课件中，第二章主要探讨了进程管理的核心概念和技术。这一章节的重要性在于理解并解决多道程序设计环境中出现的问题，如结果不可再现性和并发性带来的挑战。进程是操作系统的核心概念，它是程序并发执行的抽象，用于描述程序在系统中的独立执行单位。 首先，章节开始介绍了进程引入的必要性，解释了为何需要在多任务环境下使用进程来控制和管理并发执行的程序。进程有三个基本状态：就绪、运行和阻塞，以及它们之间的状态转换，包括进程控制块（PCB）的作用，它是进程存在的唯一实体，包含了进程的所有属性和状态信息。进程上下文则涉及当前进程执行时所需的环境信息，如内存位置和局部变量。 在进程控制部分，核心内容包括内核功能的讨论。内核需要支持"挂起"、"激活"等操作，通过状态图展示这些操作的过程。创建、撤消、阻塞、唤醒、挂起和激活进程控制原语是实现这些操作的关键机制。此外，章节还提到了线程的概念，它是在单个进程中并发执行的轻量级实体，可以提高系统的并发性能，并解释了线程的优点和应用场景。 接下来，进程间的制约关系，特别是临界资源和临界区，以及进程同步和同步机制是关键点。信号量机制，包括记录型信号量和P、V操作，是实现进程互斥和同步的重要手段。通过信号量，可以描述前趋关系，并解决生产者-消费者问题等典型同步问题。此外，还有三种高级通讯机制，如共享存储器系统、消息传递系统和管道通信系统，以及消息缓冲队列通信机制。 在调度方面，处理机三级调度（作业、进程、线程级别）被深入剖析，包括作业状态、作业调度和进程调度的原理。各种调度算法，如抢占式、轮转、优先级等，以及它们适用的场景被详细介绍。对于死锁，其定义、原因和四个必要条件被详述，讲解了预防死锁的方法，如银行家算法，以及如何通过资源分配图分析和解除死锁。 最后，章节介绍了三种操作系统结构，如模块接口法、层次结构法和客户/服务器架构，以及Windows 2000框架图，展示了操作系统设计的不同层面和实现方式。 第二章进程管理涵盖了操作系统中进程控制、同步、调度和通信等多个核心主题，是理解和设计高效、可管理并发系统的基础。